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液压与气压传动第第4章章 液压执行元件液压执行元件l了解各种液压马达的工作原理和特点；l了解液压马达的性能参数的计算；l掌握活塞式液压缸的工作特点及其速度、推力计算；l掌握差动式液压缸的工作特点及其速度、推力计算。难点重点难点重点液压马达性能参数的计算；差动式液压缸的工作特点及其速度、推力计算。本章学习目标湖南工程学院液压与气压传动 液压马达液压马达和和液压缸液压缸是液压系统的是液压系统的执行元件执行元件。是将液压泵提。是将液压泵提供的供的液压能液压能转变成转变成机械能机械能的能量转换装置。的能量转换装置。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件。液压缸是指输出直线运动的液压执行元件。液压缸是指输出直线运动的液压执行元件。第第4 4章章 液压执行元件液压执行元件湖南工程学院液压与气压传动 液压缸液压缸（油缸）主要用于实现机构的 直线往复运动，其结构 简单，工作可靠，应 用广泛。液压缸是输出直线运动（的液压执行元件。液压缸是一种把液压能转换为机械能的转换装置。p1p2FV dQ A液压缸压力p 流量q 液压功率作用力F 速度V 机械功率4.1 4.1 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点湖南工程学院液压与气压传动4.1 4.1 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点按供油方向分：单作用缸单作用缸和双作用缸双作用缸。按结构形式分：活塞缸活塞缸、柱塞缸柱塞缸、伸缩套筒缸伸缩套筒缸、摆动摆动液压缸液压缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸单活塞杆缸、双活塞杆缸双活塞杆缸。单杆液压缸单杆液压缸 双杆液压缸双杆液压缸 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 液压缸的分类液压缸的分类液压缸的分类液压缸的分类 湖南工程学院液压与气压传动1、双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸 双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸 体固定和活塞杆固定两种安装形式。(a)缸筒固定式缸筒固定式(b)活塞杆固定活塞杆固定式式 活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动 1）缸体固定缸体固定：(3倍缸体长倍缸体长)2）活塞杆固定活塞杆固定：(2倍缸体长倍缸体长)双杆活塞缸运动范围双杆活塞缸运动范围:受安装方式影响受安装方式影响4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动活塞杆的推力和速度计算：4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸式中：A活塞的有效工作面积；D活塞的直径；d活塞杆的直径；P1、P2液压缸进、出油腔的压力；Q输入流量湖南工程学院液压与气压传动 单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图所示。(a)无杆腔进油无杆腔进油 Ddq(b)有杆腔进油有杆腔进油 q4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸2、单活塞杆液压缸、单活塞杆液压缸湖南工程学院液压与气压传动单杆缸结构4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动单杆液压缸演示4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动无杆腔进油（4.3）（4.4）活塞的运动速度和推力分别为:(a)无杆腔进油无杆腔进油 Ddq4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动有杆腔进油 活塞的运动速度和推力分别为:(b)有杆腔进油有杆腔进油 q4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸（4.5）（4.6）湖南工程学院液压与气压传动比较上述各式，可以看出：,；液压缸往复运动时的速度比为：（4.7）上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近当活塞杆直径愈小时，速度比接近1 1，在，在两个方向上的速度差值就愈小两个方向上的速度差值就愈小。(a)无杆腔进油无杆腔进油 Ddq(b)有杆腔进油有杆腔进油 q4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸两腔进油,差动联接(c)差动联接差动联接 q 当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接差动连接。差动液压缸湖南工程学院液压与气压传动（4.8）在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为：(c)差动联接差动联接 qq等效活塞的运动速度为：（4.9）4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动差动连接工作差动连接工作4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动三种缸的速度比较三种缸的速度比较4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动差动液压缸计算举例差动液压缸计算举例 例：已知单活塞杆液压缸的缸筒内径D=100mm，活 塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=25min，压力 P1=2Mpa，P2=0。液压缸的容积效率和机械效率分别为 0.98、0.97，试求在图4.2(a)、(b)、(c)所示的三种工况下，液压缸可推动的最大负载和运动速度各是多少？并给出运动方向。解：解：在图4.2（a）中，液压缸无杆腔进压力油，回油腔压力为零，因此，可推动的最大负载为：液压缸向右运动，其运动速度为：4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动 在图4.2（b）中，液压缸为有杆腔进压力油，无杆腔回油压力为零，可推动的负载为：液压缸向左运动，其运动速度为：在图4.2（c）中，液压缸差动连接，可推动的负载力为：液压缸向左运动，其运动速度为：4.1.1 4.1.1 活塞活塞缸缸湖南工程学院液压与气压传动图4.5柱塞缸 当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得制造成本增加。某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。4.1.2 4.1.2 柱塞式液压缸柱塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动柱塞式液压缸如如图图所所示示，柱柱塞塞缸缸由由缸缸筒筒、柱柱塞塞、导导套套、密密封封圈圈和和压压盖盖等等零零件件组组成成，柱柱塞塞和和缸缸筒筒内内壁壁不不接接触触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。4.1.2 4.1.2 柱塞式液压缸柱塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动 柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成。如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。式中：d柱塞直径，p1进油压力，p2另一缸的回油压力。图4.5柱塞缸b)qqVddp1p24.1.2 4.1.2 柱塞式液压柱塞式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动双柱塞缸的工作原理双柱塞缸的工作原理4.1.2 4.1.2 柱塞式液压缸柱塞式液压缸湖南工程学院液压与气压传动在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大流量泵配合作用，输入低压力p1的液压油，输出高压力为p2的液压油，增大压力关系为：4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸单作用增压缸不能连续向系统供油，图b为双作用式增压缸，可由两个高压端连续向系统供油。1 增压缸增压缸湖南工程学院液压与气压传动增压缸增压缸4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动2多级液压缸（伸缩缸）结构：由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛的用于起重运输车辆上。有单作用和双作用之分。4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸下图a是单作用式，图b是双作用式。双作用伸缩缸原理图单作用伸缩缸原理图湖南工程学院液压与气压传动单作用伸缩缸单作用伸缩缸4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动双作用伸缩缸双作用伸缩缸4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动多级缸动画4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸结构：湖南工程学院液压与气压传动3齿条活塞缸 齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构 组成，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。图4.12齿条活塞液压缸的结构图1紧固螺帽；2调节螺钉；3端盖；4垫圈；5O形密封圈；6挡圈；7缸套；8齿条活塞；9齿轮；l0传动轴；11缸体；12螺钉q4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动 齿条活塞缸工作时，齿轮轴输出的扭矩：4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸回转角速度：齿条活塞缸湖南工程学院液压与气压传动4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸湖南工程学院液压与气压传动4.1.3 4.1.3 其它型式液压其它型式液压缸缸4增速缸 增速缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，活塞缸的活塞内腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。增速缸可用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。图4-7增速缸1活塞杆；2缸筒湖南工程学院液压与气压传动4.2 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构液压缸的典型结构湖南工程学院液压与气压传动液压缸由缸体组件、活塞组件、密封件和连接件等基本部分组成。此外，根据缸的需要还设有缓冲装置和排气装置。4.2 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成空心双活塞杆式液压缸的结构1活塞杆 2堵头 3托架 4、17V形密封圈 5、14排气孔 6、19导向套 7O形密封圈 8活塞 9、22锥销 10缸体 11、20压板 12、21钢丝环 13、23纸垫 15活塞杆 16、25压盖 18、24缸盖湖南工程学院液压与气压传动1缸体组件的连接形式4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件缸体组件通常由缸筒、缸盖、导向环和支承环等组成。采用何种连接方式主要取决于液压缸的工作压力、缸筒的材料和具体工作条件。当工作压力p10MPa时使用铸铁缸筒，p20MPa时使用无缝钢管缸筒，p20MPa时使用铸钢或锻钢缸筒。图4.20缸体与缸盖的连接结构湖南工程学院液压与气压传动连接结构简单，加工方便，连接可靠，但要求缸简瑞部有直径足够大的凸缘，用以安装螺栓或旋入螺钉。缸筒端部一般用铸造、锻租或焊接方式制成粗大的缸筒凸缘。它是一种常用的连接形式。(1）法兰式连接）法兰式连接4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件湖南工程学院液压与气压传动（2 2）半环式连接）半环式连接，分 为外半环连接和内半 环连接两种连接形式。4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件半环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，重量轻，但零件较多，加工也铰复杂，并且安装槽削弱了缸简强度。半环连接也是一种应用十分普遍的连接形式，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接。湖南工程学院液压与气压传动（3）螺纹式连接）螺纹式连接外螺纹连接内螺纹连接4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件连接有外螺纹连接和内螺纹连接两种方式，其特点是体积小、重量轻、结构紧凑，但缸简端部结构较复杂，织装时拧动端盖时有可能把O形圈拧招，而且一旦锈住，缸盖很难卸下。它一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。湖南工程学院液压与气压传动（4）拉杆式连接）拉杆式连接4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件结构简单，工艺性好，通用性强，易于拆装但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响密封效果只适用于长度不大的中低压缸。湖南工程学院液压与气压传动（5）焊接式连接）焊接式连接4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件连接强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。湖南工程学院液压与气压传动 缸筒缸筒 液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在0.1m0.4m。端盖端盖 装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样 承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够 的强度。导向套导向套 对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有 些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参 考液压设计手冊。考液压设计手冊。考液压设计手冊。考液压设计手冊。4.2.1 4.2.1 缸体组件缸体组件2.缸筒、缸盖和导向套湖南工程学院液压与气压传动4.3.2 活塞组件活塞组件 活塞组件由活塞、密封件、活塞杆和连接件等组成。1 活塞与活塞杆的连接形式 如图所示，活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈；4一弹簧圈；5一螺母1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈4.2.2 4.2.2 活塞组件活塞组件湖南工程学院液压与气压传动4.3.2 4.3.2 活塞组件活塞组件1半环；2轴套；3弹簧圈图4-10活塞与活塞杆的联接a）整体式；b）焊接式；c）锥销式；d、e）螺纹式；f、g）半环式湖南工程学院液压与气压传动螺纹式连接 半环式连接 螺纹式连接：结构简单，装拆方便，但在高压大负载下备有螺帽防松装置。半环式连接：结构较复杂，装拆不便，但工作较可靠。活塞和活塞杆制成整体式结构：只适用于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆不论是空心的还是实心的，大多用钢料制造。4.2.2 4.2.2 活塞组件活塞组件湖南工程学院液压与气压传动4.2.2 4.2.2 活塞组件活塞组件液压缸常用的活塞杆伸出端端盖结构如图4.23所示，它包括密封圈l、导向套2、压环3、防尘圈4和防尘圈压环5等。图4.23a结构用于缸径与活塞杆直径相差较小的场合：因4.23b结构用于缸径与活塞杆直径相差较大的场合。3活塞杆伸出端端盖结构活塞杆伸出端端盖结构湖南工程学院液压与气压传动4.2.2 4.2.2 活塞组件活塞组件活塞杆头部的连接形式如图所示。内螺纹连接外螺纹连接双耳环连接单耳环连接湖南工程学院液压与气压传动 密封按其工作原理可分为非接触式密封和接触式密封。前者主要指间隙密封，后者指密封件密封。1 间隙密封：它依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞表面制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置湖南工程学院液压与气压传动 在活塞的环槽中放置金属活塞环，活塞环有一个开口，依靠其弹性变形所产生的张力紧贴缸筒内壁来实现密封。这种密封具有自动补偿磨损的功能，密封效果好，能适应较大的压力与速度变化，耐高温、使用寿命长。缺点是制造工艺复杂，因此，它适用于高压、高速或密封性能要求高的场合。2 密封环密封密封环密封4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置湖南工程学院液压与气压传动 它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈紧贴在静、动配合面之间来防止泄漏。结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。常用的密封件密封装置主要有：O形密封圈、唇形密封圈、组合式密封装置以及回转式密封装置等。3 密封圈密封密封圈密封4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置湖南工程学院液压与气压传动（1）O形密封圈 0形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封和滑动密封（转动密封用得较少）。l速度范围为0.0050.3m/s。l当静密封压力大于32MPa，动密封压力大于10MPa，需设置聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈。4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置湖南工程学院液压与气压传动（2）Y形密封圈 密封圈的截面呈Y形，密封性、稳定性和耐压性都好，常用于动密封。根据截面长宽比例的不同，Y形密封圈可分为宽截面和窄截面两种形式。Y形密封圈安装时，唇口端应对着压力高的一侧。当压力较大、滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈。宽截面Y形密封圈一般用于工作压力小于20a、工作温度-30100、速度0.5m/s的场合。窄截面Y形密封圈不易反转，用于工作压力小于3MPa，温度为-30100的场合。4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置湖南工程学院液压与气压传动 截面为V型，由支承环、密封环、压环叠合而成，当压环压紧密封环时，支承环使密封环产生变形而实现密封，开口面向高压侧。V形密封圈密封效果良好，耐高压，寿命长，增加密封环可提高密封效果，但摩阻力增大，尺寸大，成本高。故常用于压力小于50MPa温度为温度为-4080，运动速度较低的场合实现密封。4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置（3）V形密封圈湖南工程学院液压与气压传动 在液压缸中，防尘圈被设置于活塞杆或柱塞密封外侧，用以防止在活塞杆或或塞运动期间外界尘埃、砂粒等异物侵入油缸，导致元件损坏或工作介质污染。普通防尘圈一般采用耐磨的丁腈橡胶或聚胺脂橡胶制作，有的含有骨架，但一般以无骨架式应用为多，其工作速度1m/s，温度范围-30+110。4.2.3 4.2.3 密封装置密封装置（4）防尘圈图4-17普通防尘圈1内唇；2防尘唇；3防尘圈；4轴湖南工程学院液压与气压传动 为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲 措施，对液压缸运动速度进行控制。当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动 时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运 动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和 噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的 损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。4.2.4 4.2.4 缓冲装置缓冲装置4.2.4 缓冲装置缓冲装置湖南工程学院液压与气压传动液压缸中缓冲装置的工作原理液压缸中缓冲装置的工作原理：利用活塞或缸筒在其走向行程终端时，在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。常用的缓冲装置：常用的缓冲装置：圆柱形环隙式缓冲装置、圆锥形环圆柱形环隙式缓冲装置、圆锥形环隙式缓冲装置、可变节隙式缓冲装置、可变节流槽式缓冲装置流槽式缓冲装置和和可调节流孔式缓冲装置可调节流孔式缓冲装置。4.2.4 4.2.4 缓冲装置缓冲装置湖南工程学院液压与气压传动4.2.4 4.2.4 缓冲装置缓冲装置（a）圆柱形环隙式缓冲装置）圆柱形环隙式缓冲装置（b）圆锥形环隙式缓冲装置）圆锥形环隙式缓冲装置（c）可变节流槽式缓冲装置）可变节流槽式缓冲装置（d）可调节流孔式缓冲装置）可调节流孔式缓冲装置湖南工程学院液压与气压传动 液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。工作。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸：4.2.5 4.2.5 排气装置排气装置对于要求不高的液压缸：4.2.5 排气装置排气装置常在液压缸的最高处设置专专门门的的排排气气装装置置，如排排气气塞塞、排气阀排气阀等。不设计专门的排气装置，将油口布置在缸筒端的最高处，使空气随油液排往油箱，再从油箱逸出。湖南工程学院液压与气压传动排气装置排气装置4.2.5 4.2.5 排气装置排气装置当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常。湖南工程学院液压与气压传动4.2.5 4.2.5 排气装置排气装置液压缸湖南工程学院液压与气压传动 液压马达液压马达将液压泵提供的将液压泵提供的液压能液压能转变成转变成机械能机械能的能量转换的能量转换装置。装置。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件。从能量转换的观点来看，从能量转换的观点来看，液压泵和液压马达是液压泵和液压马达是可逆可逆的液压元件。的液压元件。因为它们具有同样的基本结构要素因为它们具有同样的基本结构要素密闭而又可以密闭而又可以周期周期变化的容积变化的容积和相应的和相应的配油机构。配油机构。但从结构特点和工作原理来看但从结构特点和工作原理来看，液压泵和液压马达是液压泵和液压马达是不可不可逆逆的液压元件。的液压元件。4.3 4.3 液压马达液压马达湖南工程学院液压与气压传动1.1.液压马达的特点液压马达的特点 液压马达应该能够液压马达应该能够正、反转正、反转，因而要求其内部结，因而要求其内部结构对称；构对称；液压马达的液压马达的转速范围需要足够大转速范围需要足够大，特别对它的，特别对它的最最低稳定转速低稳定转速有一定的要求。因此，它通常采用滚动轴承有一定的要求。因此，它通常采用滚动轴承或滑动轴承；或滑动轴承；液压马达由于在输入压力油条件下工作，因此不液压马达由于在输入压力油条件下工作，因此不必具备自吸能力，但需要一定的必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性初始密封性，才能提供，才能提供必要的起动转距。必要的起动转距。4.6 4.6 液压马达液压马达湖南工程学院液压与气压传动 液压马达按结构分为：齿轮式齿轮式、叶片式叶片式、柱塞式柱塞式和其它型式其它型式。液压马达按额定转速分为：高速高速和低速低速。额定转速高于高于500 r/min500 r/min 的属于高速液压马达，额定转速低于低于500 500 r/minr/min的属于低速液压马达。高速液压马达的基本类型有齿轮齿轮式式、叶片式叶片式、柱塞式柱塞式等，又称为高速小转距液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，又称为低速大转距液压马达。2.液压马达的分类4.6 4.6 液压马达液压马达湖南工程学院液压与气压传动4.6 4.6 液压马达液压马达湖南工程学院液压与气压传动 1 1、工作压力和额定压力、工作压力和额定压力 4.3.1 4.3.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 工作压力工作压力：马达的实际工作压力即输入油液的压力输入油液的压力。在计算时应是马达进口压力和出口压力之差。额定压力额定压力：正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力即额定压力，超过这个最高压力就叫做超载。2、排量和流量、排量和流量 排量：排量：马达轴转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得到的液体体积。实际流量实际流量：马达入口处的流量。理论流量理论流量：马达密封容积变化所需要的流量。额定流量额定流量:在额定转速和额定压力下输入到马达的流量。由于有泄漏损失，输入马达的实际流量必须大于它的理论流量。马达的实际流量（即进口流量）泄漏流量马达的理论流量。湖南工程学院液压与气压传动3、容积效率和转速容积效率和转速 马达内部各间隙的泄漏所引起的损失称为容积损失，用表示。为保证马达的转速满足要求，输入马达的实际流量应为 4.3.1 4.3.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 液压马达的理论输入流量与实际输入流量之比称为容积效率，即 马达的理论输出转速等于输入马达的流量与排量V的比值，即 马达的实际输出转速为：湖南工程学院液压与气压传动 马达实际输出转矩T必然小于理论输出转矩Tt，机械效率为：4.3.1 4.3.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数马达理论功率：得理论转矩：马达的实际输出转矩小于理论输出转矩，因马达实际存在机械摩擦，故实际输出转矩应考虑机械效率。4、转矩和机械效率转矩和机械效率 湖南工程学院液压与气压传动5.5.功率和总效率功率和总效率 马达的输入功率为（4.48）马达的输出功率为（4.49）马达的总效率为（4.50）由上式可见，液压马达的总效率亦同于液压泵的总效液压马达的总效率亦同于液压泵的总效 率，等于机械效率与容积效率的乘积率，等于机械效率与容积效率的乘积。4.3.1 4.3.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数湖南工程学院液压与气压传动4.3.1 4.3.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数湖南工程学院液压与气压传动例例4.2 某齿轮液压马达的排量V=10mL/r，供油压力p=10MPa，供油流量 ，容积效率 ，机械效率 ，试求马达的实际转速、理论转矩和实际输出功率。解：（1）马达的实际转速 4.3.1 4.3.1 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数（2）理论转矩（3）实际输出功率湖南工程学院液压与气压传动4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理1 高速小扭矩液压马达高速小扭矩液压马达FN所产生的轴向分力F：垂直于轴向的分力FT：某一柱塞产生的瞬时转矩为：湖南工程学院液压与气压传动柱塞液压马达图4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理湖南工程学院液压与气压传动 低速大转矩液压马达是相对于高速马达而言的，通常 这类马达在结构形式上多为径向柱塞式，其特点是：最低 转速低，大约在510转/分；输出扭矩大，可达几万牛顿 米；径向尺寸大，转动惯量大。它可以直接与工作机构直接联接，不需要减速装置，使传动结构大为简化。低速大扭矩液压马达广泛用于起 重、运输、建筑、矿山和船舶等机械上。低速大扭矩液压马达的基本形式有两种：它们分别是 单作用曲柄连杆马达和多作用内曲线马达。2 2 低速大转矩液压马达低速大转矩液压马达低速大转矩液压马达低速大转矩液压马达4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理湖南工程学院液压与气压传动 JMD型液压马达：额定压力为16MPa，最高压力为22MPa，转速范围为0400r/min，排量为0.2016.140L/r。单作用曲轴连杆径向液压马达单作用曲轴连杆径向液压马达4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理湖南工程学院液压与气压传动4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理湖南工程学院液压与气压传动 马达由壳体、曲柄连 杆活塞组件、偏心轴及配油 轴组成。壳体1内沿圆周呈放射状均匀布置了五只缸体，形成星形壳体；缸体内装有活塞2，活 塞2与 连 杆3通 过 球 绞连接，连杆大端做成鞍型圆柱瓦面紧贴在曲轴4的 偏 心 圆 上，液 压 马 达 的 配 流 轴5与 曲 轴 通 过 十 字 键 连 结 在 一 起，随曲轴一起转动，马达的压力油经过配流轴通道，由 配流轴分配到对应的活塞油缸。4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理湖南工程学院液压与气压传动腔通压力油，活塞受到压力油的作用。腔与排油窗口接通。受油压作用的柱塞通过连杆对偏心圆中心作用一个力N，推动曲轴绕旋转中心转动，对外输出转速和扭矩；随着驱动轴、配流轴转动，配流状态交替变化。在曲轴旋 转过程中，位于高压侧的油缸容积逐渐增大，而位于低压侧 的油缸的容积逐渐缩小，因此，高压油不断进入液压马达，从低压腔不断排出。配流轴过渡 密封间隔的方位 和曲轴的偏心方 向保持一致4.3.2 4.3.2 液压马达及其工作原理液压马达及其工作原理湖南工程学院液压与气压传动 摆动液压缸能实现小于360角度的往复摆动运动，由于它可直接输出扭矩，故又称为摆动液压马达，主要有单叶片单叶片式式和双叶片式双叶片式两种结构形式。4.3.3 4.3.3 摆动摆动缸缸湖南工程学院液压与气压传动单叶片摆动缸4.3.3 4.3.3 摆动摆动缸缸摆动缸原理图湖南工程学院液压与气压传动图47a所示为单叶片式摆动缸。其工作原理为：当工作介质从A口进入缸内，叶片被推动并带动轴作逆时针回转，叶片另一侧的工作介质从B口排出；反之，工作介质从B口进，A口出，叶片及轴作顺时针回转。当摆动缸进出油口压力为p1和p2，输入流量为q时，它的输出转矩T和角速度为：4.3.3 4.3.3 摆动摆动缸缸图4.7摆动缸式中：b为叶片的宽度，R1,R2为叶片底部、顶部的回转半径。湖南工程学院液压与气压传动当考虑到机械效率时，单叶片缸的摆动轴输出转矩为D 缸体内孔直径；d 摆动轴直径；b 叶片宽度；4.3.3 4.3.3 摆动摆动缸缸（4.11）（4.10）对于双叶片式：D 缸体内孔直径；d 摆动轴直径；b 叶片宽度；（4.13）（4.12）Z 叶片数。湖南工程学院液压与气压传动q 单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过280 280 ，双叶片摆动液压缸的摆角一般不超过150 150 。当输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴 输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度 则是单叶片的一半。摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中、低压系统中往复摆动，转位或间歇运动的地方。4.3.3 4.3.3 摆动摆动缸缸湖南工程学院液压与气压传动图式液压系统中，液压泵铭牌参数为q=18L/min，p=6.3MPa，设活塞直径为D，活塞杆直径为d，在不计压力损失且负载为F时，试求在各图示情况下压力表的指示压力。湖南工程学院液压与气压传动如图所示的并联油缸中，A1=A2，F1F2，当油缸2的活塞运动时，试求两油缸的运动速度和液压泵出口压力。湖南工程学院液压与气压传动如图所示的串联油缸，A1和A2为有效作用面积，F1和F2是两活塞杆的外负载，在不计压力损失的情况下，试求p1、p2和v1、v2。湖南工程学院液压与气压传动作业作业 第76页：4-44-4；4-54-5 湖南工程学院液压与气压传动